Примеры использования

Хромистые стали;

Хорошо известные стали ШХ15 (устаревшее обозначение марки) используемые в качестве материала для подшипников;

Так называемые «нержавеющие стали»;

Стали и сплавы, легированные молибденом, вольфрамом, ванадием;

Жаростойкие стали и сплавы.

2. Защита металлов от коррозии

Защита металлов от коррозионного разрушения состоит из целого комплекса мероприятий по увеличению работоспособности и надежности машин и конструкций в данной среде. Часть этих мер закладывается еще в процессе проектирования, часть -- в процессе изготовления машин или конструкций, а остальные меры должны быть приняты в процессе эксплуатации.

Создание рациональных конструкций. Выбор материалов и их сочетаний для данного изделия, конечно, диктуется технической и экономической целесообразностью, но должен обеспечивать его коррозионную устойчивость. Конструктор должен предусмотреть рациональные формы частей машины, допускающие быструю очистку от грязи; машина не должна иметь мест скопления влаги, которая является возбудителем коррозии.

Обработка окружающей среды. Для разных видов коррозионных процессов обработка среды принимает различные формы. Сюда можно отнести удаление или снижение концентрации веществ, вызывающих или ускоряющих коррозионные процессы, а также введение замедлителей или ингибиторов коррозии.

Так, например, высокотемпературная газовая коррозия происходит главным образом за счет кислорода воздуха или других окисляющих сред, удалить кислород из которых нельзя, так как это нарушит работу машин (двигателей) или конструкций (оболочки, плоскости и т. д.).

Поэтому обработка сводится только к. удалению катализирующих веществ или веществ, наличие которых приводит к нарушению устойчивых оксидных слоев, пассивирующих металл. Примером для первого случая обработки среды может служить удаление соединений ванадия, содержащихся иногда в сернистых мазутах. Ванадий, окисляясь до V2O5 в процессе горения мазута, действует как катализатор при разрушении металлических поверхностей

V2O2 V2O4 + O

даже при содержании его в мазутах 10- 2 --10-3%. Связывание ванадия в прочные соединения со степенью окисления +5 устраняет его вредное влияние («ванадиевая коррозия»).

На устойчивость оксидных слоев вредно влияет наличие галогенов, образующих летучие соединения. Поглощение галогенов или изменение состава окислительной среды (без галогенов) значительно повышает устойчивость металлических поверхностей.

К обработке среды можно в полной мере отнести и общие мероприятия по сохранению окружающей среды, требующие очистки промышленных и выхлопных газов, так как увеличение содержания в воздухе SO2, CO2, оксидов азота и других газов не только пагубно действует на окружающую природу, но и форсирует разрушение металлических конструкций в результате атмосферной коррозии, особенно в больших городах и вблизи промышленных предприятий.

Электрохимическая коррозия зависит от состава электролита, и регулирование рН и содержание ионов Cl- существенно влияют на скорость коррозии. Кислород, растворенный в электролитах (например, питательная вода паровых котлов), также форсирует коррозию с кислородной деполяризацией, и снижение его концентрации приводит к стабилизации поверхности металла. Кислород, содержащийся в питательной воде, можно поглотить, пропуская воду через фильтры из металлической стружки. Окисление стружки, которую всегда легко заменить в фильтре, предохраняет стенки котла.

В приборостроительной практике при герметизации схем обычно заменяют воздух на гелий или аргон высокой чистоты, что вообще исключает коррозию. Если есть возможность, то создается вакуум 1,33 * 10-2 -- 1,33 * 10-3 Па. При необходимости сообщения приборного устройства с атмосферой и невозможности герметизации его ставят поглотители, сорбирующие влагу и диоксид углерода из воздуха и тем самым снижают возможность появления коррозионных пар.

Ингибиторы или замедлители коррозии -- это вещества, пассивирующие поверхность металлов и препятствующие развитию коррозионных процессов. Ингибиторами могут быть как неорганические, так и органические вещества. Неорганические вещества применяются редко, главным образом при травлении металлов.

Кислые растворы (H2SO4, H3PO4) растворяют оксидную пленку на металле, а потом начинают растворять и сам металл. При добавлении соединений свинца [(СНзСОО)2Рb] свинец осаждается на металлической поверхности, свободной от оксидной пленки, и прекращает ее растворение:

Me0 + Pb2+ ® Pb0 + Me2+

поверхность

Для длительного хранения изделий применяют ингибиторы органического типа. Обычно это соединения, содержащие атом азота (амины, имины и т. д.), неподеленная пара электронов у которого (2s2) создает условия для адсорбции ингибиторов 'на активных участках металла, пассивируя их. Стойкие, длительно действующие ингибиторы должны иметь высокую температуру кипения и, следовательно, низкую упругость пара для того, чтобы десорбция их с поверхности металла происходила медленно. В настоящее время разработано много ингибиторов в основном производных пиридина и их применение быстро расширяется. Их используют при химической обработке металлов и при консервации для хранения на длительные сроки (смазки, содержащие ингибиторы).

Создание изолирующих пленок на металлах. Для различных условий коррозии на поверхности металлов создаются изолирующие пленки. Их устойчивость зависит от температуры и коррозионной среды.

Защитные слои от высокотемпературной коррозии могут быть созданы из тугоплавких соединений, обладающих низкой диффузионной проницаемостью для агента коррозии (О, N, галогены). Для повышения коррозионной устойчивости металлов и сплавов их легируют поверхностно или объемно другими металлами.

Жаростойкое или объемное легирование осуществляют одновременно с получением того или иного конструкционного металла. Вводятся такие легирующие компоненты, которые увеличивают жаропрочность и, кроме того, обладают высокой диффузионной способностью в данном металле или сплаве и, выходя на поверхность, образуют устойчивые оксидные слои.

Так, например, хром и никель в нержавеющих сталях, диффундируя к поверхности, образуют оксидный слой, содержащий шпинель NiCr2O4 и частично шпинель FeCr2O4,. Оксидный слой такого состава оказывается более устойчивым, чем просто оксид Cr2O3, образующийся на поверхности чистого хрома. Поверхностное легирование представляет собой насыщение поверхности данного сплава металлом, обладающим прочным оксидным слоем, -- аллитирование, хромирование, силицирование и т. д. Оно осуществляется диффузионным путем из газовой фазы, содержащей пары или летучие соединения легирующего компонента, или нанесением слоя этого металла вакуумным или плазменным напылением, или даже наплавкой, но обязательно с последующей термообработкой изделия. При нанесении на поверхность данного металла легирующего компонента возможно образование между ними интерметаллидов.

Примером такого типа защитных пленок может служить силицированный молибден.

Органические защитные слои. При консервации изделий применяется смазка неокисляющимися маслами (угле-водороды, устойчивые к окислению). Масла наносятся при повышенной температуре- (улучшение смачивания, понижение вязкости) и, застывая, образуют слой, защищающий металл от электролитной среды и воздуха. Особенно устойчива такая защита при добавлении в состав смазок ингибиторов. Неудобство консервирования смазкой состоит в необходимости удаления масла с поверхности металла при последующих операциях (обезжиривание).

Лакирование-- нанесение высокомолекулярных соединений, растворенных в летучем растворителе, на поверхность металла. После испарения растворителя на металле остается полимерный слой, не пропускающий окислитель и обладающий электроизоляционными свойствами. Лаки изготовляются из естественных смол (шеллак) или из синтетических полимеров (фенолальдегидные, глифталевые, силиконовые и др.). При испарении растворителя могут образоваться поры в лаковом покрытии, и поэтому чаще всего употребляются многослойные покрытия, вероятность образования сквозных пор в которых значительно меньше.

Металлические защитные покрытия. Для нанесения металлических защитных покрытий надо выбирать металлы, оксидный слой на поверхности которых делает их пассивными (А1, Zn, Sn, Cr, Pb, Ni), или металлы, пассивные по своим химическим свойствам (Au, Ag, Сu). Кроме того, надо учитывать условия эксплуатации изделия.

Методы нанесения металлических защитных слоев на поверхность металлов весьма разнообразны и их можно разделить условно на «горячие» или высокотемпературные и электрохимические.

Высокотемпературные методы. Метод окунания. Он применим для нанесения покрытий из легкоплавких металлов на более тугоплавкие. Так покрывают стальные листы оловом, цинком и свинцом. Сущность метода сводится к тому, что в расплавленный металл, из которого хотят приготовить покрытие, через слой флюса, закрывающий поверхность жидкого металла, погружают стальной лист и вынимают его также через слой флюса или масла для того, чтобы поверхность сразу не окислилась. Схема такого процесса показана на рис. 6. Цинк и олово в жидком состоянии хорошо смачивают поверхность стали; для покрытия стали свинцом необходимо добавлять к нему некоторое количество олова, так как свинец плохо смачивает стальную поверхность.

Металлизация--это нанесение металлических покрытий на поверхность изделия распылением жидкого металла. Проволока металла, который наносится в качестве защитного слоя, подается в ацетиленокислородное пламя, в дуговой или плазменный разряд-- металл плавится и частично испаряется. Мельчайшие капли и пары металла струей газа транспортируются на поверхность изделия и кристаллизуются на ней. Поверхность изделия должна быть тщательно очищена, так как иначе не будет прочного сцепления нанесенного слоя с металлом изделия.

Защитные слои можно создавать также вакуумным испарением. Покрытия, наносимые этим способом, не только защищают металл от коррозии, но и упрочняют его поверхность. Этот метод используют в ремонтно-восстановительных работах для наращивания изношенного слоя металла.

Плакирование -- нанесение пленок защитного металла пу-тем совместного проката. Метод приемлем только для листов и некоторых профилей проката (пруток, угольник и т. д.).

Этот способ нанесения покрытий очень удобен, но при изготовлении из плакированного металла изделий встречаются технологические трудности. Сейчас наша промышленность выпускает дюраль и АМг-6, плакированные чистым алюминием, что значительно повышает коррозионную стойкость этих материалов. Выпускается также сталь, плакированная нержавеющей сталью (Х18Н10), и другие аналогичные материалы.

3. Сплавы, применяемые в литейном производстве и плавка их

Литейные сплавы, применяемые для изготовления фасонных деталей, можно разделить на шесть характерных групп:

Первая группа -- углеродистая и легированная сталь. Наряду с увеличением количества стального литья из углеродистой стали все большее распространение получают отливки из легированной стали. При этом наибольшее количество конструкционных деталей изготовляется из низколегированной стали.

Вторая группа -- чугун: с пластинчатым и шаровидным графитом, легированный, ковкий, отбеленный и белый.

Третья группа -- медные сплавы: бронза и латунь, называемые тяжелыми цветными сплавами.

Четвертая группа -- алюминиевые сплавы. Алюминиевые сплавы, называемые легкими сплавами, широко используются в авиационной промышленности и в отдельных отраслях машиностроительной промышленности.

Пятая группа -- магниевые сплавы. Магниевые сплавы являются наиболее легкими техническими сплавами, они нашли широкое распространение в авиационной промышленности.

Шестая группа -- сплавы на основе олова, свинца и цинка. Эти сплавы используются как антифрикционные для изготовления фасонных деталей и подшипников.

В зависимости от метода переработки в заготовки металлические сплавы разделяют на литейные (используемые при изготовлении фасонных отливок) и деформируемые, получаемые вначале в виде слитков, а затем перерабатываемые ковкой, прокаткой, волочением, штамповкой. Различия в методах переработки оказывают существенное влияние на требования к свойствам, а, следовательно, и на требования к составам литейных и деформируемых сплавов.

Литейные сплавы классифицируются в зависимости от их состава, свойств, назначения. Сплавы на основе железа называют черными. К ним относят все разновидности чугунов и сталей. Остальные литейные сплавы на основе алюминия, магния, цинка, олова, свинца, меди, титана, молибдена, никеля, кобальта, бериллия и других металлов, в том числе и благородных (серебра, золота, платины), называют цветными.

Для обеспечения требуемых эксплуатационных свойств литых деталей, например прочности, твердости, износостойкости, в сплавы в определенном количестве вводят специальные добавки, так называемые легирующие компоненты. По содержанию их сплавы делят на низколегированные (менее 2,5% легирующих компонентов по массе), среднелегированные (от 2,5 до 10%) и высоколегированные (свыше 10%).

Помимо специально вводимых в литейные сплавы компонентов в них обычно присутствуют постоянные примеси, наличие которых связано с особенностями металлургических процессов приготовления сплава и составом исходных металлургических материалов (руд, топлива, флюсов). Часто эти примеси (например, сера и фосфор в сталях) являются вредными и содержание их ограничивают.

Литейные сплавы либо приготовляют из исходных компонентов (шихтовых материалов) непосредственно в литейном цехе, либо сплавы поступают с металлургических комбинатов в готовом виде и их только переплавляют перед заливкой в литейные формы. Как в первом, так и во втором случае отдельные элементы в процессе плавки, входящие в состав литейного сплава, могут окисляться (угарать), улетучиваться при повышенных температурах (возгоняться), вступать в химическое взаимодействие с другими компонентами или с футеровкой печи и переходить в шлак. Для восстановления требуемого состава сплава потери отдельных элементов в нем компенсируют, вводя в расплав специальные добавки (лигатуры, ферросплавы), приготовляемые на металлургических предприятиях. Лигатуры представляют собой вспомогательные сплавы, используемые как для введения в расплав основного литейного сплава легирующих элементов, так и для компенсации их угара. Лигатуры содержат помимо легирующего элемента также и основной металл сплава, поэтому они легче и полнее усваиваются расплавом, чем чистый легирующий элемент. Применение лигатур становится особенно необходимым, если температуры плавления основного литейного сплава и легирующего элемента имеют значительную разницу. Наиболее широко применяют лигатуры из цветных металлов, например: медь -- никель (15-- 33% Ni), медь -- алюминий (50% Al), медь -- олово (50% Sn), алюминий--магний (до 10% Mg). При литье черных сплавов широко используют ферросплавы: ферросилиций (сплав железа с 13% и более кремния), ферромарганец, феррохром, ферровольфрам, ферромолибден и др. для введения легирующих элементов, а также для раскисления расплава. Используют также ферросплавы, состоящие из трех компонентов и более. К ферросплавам условно относят и некоторые сплавы, железо в которых содержится только в виде примеси, например силикоалюминий и силикокальций.

Несмотря на создание в настоящее время ряда новых плавильных агрегатов, основное количество чугуна для отливок выплавляется в вагранках.

Устройство вагранки. Вагранка (рис. 6.1) представляет собой шахтную печь, диаметр которой колеблется в пределах 700-- 2300 мм, а производительность 4-- 50 т/ч.

Производство стали в конверторах.

Конвертор представляет собой сосуд грушевидной формы. Верхнюю часть называют козырьком или шлемом. Она имеет горловину, через которую жидкий чугун и сливают сталь и шлак. Средняя часть имеет цилиндрическую форму. В нижней части есть приставное днище, которое по мере износа заменяют новым. К днищу присоединена воздушная коробка, в которую поступает сжатый воздух.

Емкость современных конвекторов равна 60 - 100 т. и более, а давление воздушного дутья 0,3-1,35 Мн/м. Количество воздуха необходимого для переработки 1 т чугуна, составляет 350 кубометров.

При плавке медных сплавов в металлическую шихту вводят техническую медь, лом красной меди, лом бронзы и латуни и отходы литейного производства (литники, прибыли и брак). Лом предварительно переплавляют и разливают на чушки. Этот металл в технике получил название вторичного металла. Для введения в сплав отдельных составляющих используют чистые металлы или лигатуры, а для раскисления сплавов применяют раскислители.

Лигатурами называют сплавы металлов, у которых температура плавления ниже температуры плавления тугоплавких компонентов, которые необходимо ввести в данный сплав. В современной практике применяют преимущественно двойные или реже тройные лигатуры. Для примера приводим химический состав двойной лигатуры: 50% Сu и 50% Аl, имеющей температуру плавления 575--600°.

Раскислители служат для восстановления окислов составляющих сплава. В качестве раскислителя для некоторых медных сплавов применяют фосфористую медь (90% Сu и 10% Р).

Флюсы применяют для предохранения сплава от окисления и для отделения неметаллических примесей, попадающих в металл. Для предохранения латуни от окисления применяют флюсы, состоящие из таких материалов, как стекло, поваренная соль, гипс, плавиковый шпат, хлористый барий, бура и др.

Плавильные печи. Для плавки медных сплавов применяют пламенные и электрические печи -- дуговые и индукционные. Пламенные печи постепенно вытесняются электрическими, так как при плавке в электропечах происходит меньший угар металла.

В дуговых электроплавильных печах бронза расплавляется при помощи электрической дуги, возникающей между двумя графитовыми электродами 1 в рабочем пространстве печи. При расплавлении шихты печь покачивают, что способствует перемешиванию металла и ускорению плавки.

Индукционная печь с металлическим сердечником 1 может работать только при наличии кольца 2 из жидкого металла вокруг первичной катушки. Поэтому расплавленный металл выливают из печи неполностью. В оставшейся части жидкого металла индуктируется переменный ток, который превращается в тепловую энергию и расплавляет загружаемые в печь шихтовые материалы. Эти печи применяют при массовой выплавке латуни одной марки. Перемена марки сплава, выплавляемого в этих печах, затруднена.

Процесс плавки медных сплавов. При плавке бронзы в разогретую печь забрасывают древесный уголь и загружают стружку бронзы или мелкие куски бронзовых отливок и меди, затем загружают крупную шихту и сверху снова мелкую. При плавке цветных металлов шихту надо загружать по возможности плотнее, чтобы предохранить металл от окисления. Сверху на шихтовые материалы забрасывают древесный уголь. После расплавления металл перемешивают и раскисляют фосфористой медью. Затем добавляют лигатуры. После их расплавления разливают металл в формы. Латунь плавится под слоем флюсов.

В зависимости от назначения сплавов, масштаба производства и условий литейных цехов плавку алюминиевых сплавов осуществляют в ванных электропечах сопротивления (вместимостью от 150 кг до 3 т), индукционных тигельных и канальных печах (от 180 кг до 6 т), а также в отражательных пламенных печах ванного типа (до 30 т), в тигельных (до 250 кг) электросопротивления и в печах, работающих на жидком и газообразном топливе. В качестве исходных шихтовых материалов используют чушковый алюминий различных марок, отходы собственного производства, а также легирующие компоненты в виде чистых металлов или лигатур.

Плавка магниевых сплавов требует применения защитных средств, изолирующих расплав от соприкосновения с воздухом, так как он в расплавленном состоянии энергично реагирует с кислородом воздуха.

В настоящее время в промышленности применяют плавку магниевых сплавов в вакууме; в водороде и аргоне, с добавкой металлов, понижающих окисляемость, под слоем защитных флюсов.

Плавка в вакууме -- сложный способ, так как требует специальной плавильной печи с вакуумной установкой; применяется редко.

Плавка в атмосфере нейтральных газов водорода и аргона ввиду сложности не нашла широкого применения в промышленности.

Плавка с добавкой металлов, понижающих окисляемость, -- распространенный способ. Чаще всего как добавку используют бериллий. После введения 0,001--0,002% бериллия окисляемость магниевого сплава резко снижается. Бериллий уплотняет оксидную пленку, находящуюся на поверхности магния, придавая ей защитные свойства. Однако бериллий снижает качество отливок, так как способствует образованию крупных зерен, что может привести к появлению трещин и других литейных пороков.

Плавка под слоем защитных флюсов -- самый распространенный способ. Флюсы создают на поверхности расплава защитный покров, изолирующий сплав от контакта с воздухом, а также удаляют из расплава окислы и другие вредные соединения, образовавшиеся во время плавки. Плавку магниевых сплавов под слоем защитных флюсов осуществляют в выемных тиглях.

Тигли перед началом плавки очищают от остатков предыдущей плавки и проверяют. Затем тигель устанавливают в газовую или электрическую печь, нагревают до температуры 400--500° С и присыпают дно и стенки флюсом (MgCl2 34--40%, КCl 25--36%, NaCl + CaCl2 не больше 8%, CaF2 15--20%, MgO 7--10%). Флюс составляет 2-- 3% массы загружаемой шихты. После расплавления флюса производят загрузку шихтовых материалов в твердом или жидком состоянии. Твердые шихтовые материалы сверху засыпают флюсами и следят за тем, чтобы они во время расплавления не загорались. Если загорание все же происходит, его присыпают флюсом.

Расплав нагревают до 700--720° С и рафинируют. При рафинировании, которое длится 4--6 мин, расплав осторожно перемешивают, а зеркало расплава засыпают флюсом. Затем с поверхности снимают загрязненный флюс и шлак и подогревают расплав для модифицирования различными присадками до температуры 720--780° С. После модифицирования засыпают свежий флюс и выдерживают расплав в течение 10--15 мин. В это время берут пробу на химический экспресс-анализ (быстрый), а затем заливают расплав в пресс-форму. При этом следят, чтобы в пресс-форму не попал флюс.

Технология плавки олова и оловянных сплавов во многом схожа с плавкой свинцовых сплавов. Так же, как и свинец, олово в жидком состоянии почти не поглощает газов, поэтому отливки свободны от газовой пористости. Плавку оловянных сплавов и олова ведут в железных тиглях тигельных печей, работающих на всех видах топлива.

Олово при нагреве окисляется незначительно, поэтому плавку его можно вести без применения покровных флюсов. В тех же случаях, когда в состав шихты вводят много отходов и возвратов, в качестве защитного покрова применяют древесный уголь; перед разливкой расплав рафинируют хлористым аммонием [0,01-0,15% (по массе)].

4. Общий порядок и условия применения технических устройств на опасном производственном объекте

Технические устройства, применяемые (эксплуатируемые) на опасном производственном объекте, изготавливаются организациями, располагающими необходимыми техническими средствами и квалифицированными специалистами, в соответствии с проектной (конструкторской) документацией, учитывающей достижения науки и техники, требования промышленной безопасности.

При изготовлении технических устройств осуществляется контроль качества выпускаемой продукции и ее соответствие технической документации, входной контроль качества комплектующих изделий и материалов, а также соблюдение установленных процедур учета и устранения рекламаций на выпускаемую продукцию.

Применение технических устройств осуществляется в порядке, установленном Правилами применения технических устройств на опасных производственных объектах, утвержденными постановлением Правительства Российской Федерации от 25.12.1998 г. N 1540 "О применении технических устройств на опасных производственных объектах" (Собрание законодательства Российской Федерации, 1999, N 1, ст.191).

В технической документации на техническое устройство, в том числе иностранного производства, организация-изготовитель (поставщик) указывает условия и требования безопасной эксплуатации, методику проведения контрольных испытаний (проверок) этого устройства и его основных узлов, ресурс и срок эксплуатации, порядок технического обслуживания, ремонта и диагностирования.

Технические устройства, в том числе иностранного производства, должны быть сертифицированы на соответствие требованиям промышленной безопасности и требованиям нормативных документов по стандартизации организациями, аккредитованными Госгортехнадзором России, и подлежат экспертизе промышленной безопасности.

Различные виды (типы) технических устройств до начала их применения на опасном производственном объекте проходят приемочные испытания, осуществляемые приемочной комиссией в установленном порядке.

На основании результатов проведенных приемочных испытаний и сертификата соответствия требованиям промышленной безопасности Госгортехнадзор России выдает разрешение на применение конкретного вида (типа) технического устройства в установленном им порядке.

Технические устройства в течение всего срока их использования подлежат техническому обслуживанию. Объем и сроки проведения профилактических работ для поддержания технического устройства в исправном состоянии определяются в технической документации на данное устройство. Организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, организует работы по техническому обслуживанию указанных устройств и контролирует их проведение, а также обеспечивает регистрацию конкретных видов (типов) технических устройств в органах Госгортехнадзора России.

При ремонте и наладке технических устройств на опасных производственных объектах обеспечивается ведение этих работ на основе требований соответствующих регламентов, а также соблюдение установленных процедур планирования, проверки качества и учета ремонтных и наладочных работ.

По достижении срока эксплуатации, установленного в технической документации, дальнейшая эксплуатация технического устройства не допускается без проведения работ по продлению срока безопасной эксплуатации в порядке, установленном Госгортехнадзором России.

5. Организация обучения безопасному ведению ремонтных работ

Администрация цеха обязана ознакомить персонал с приказом (распоряжением) об остановке объекта на ремонт, предупредив о времени и месте проведения работ.

Администрация цеха имеет право приостановить работы при нарушении персоналом подрядчика правил, определенных цеховыми инструкциями по технике безопасности, отстранить от работы нарушителя или всю бригаду.

Все рабочие и инженерно-технические работники подрядчика, выполняющие ремонтные работы, проходят вводный инструктаж.

Инструктаж проводится заказчиком.

Организация обучения и проведение инструктажа по безопасному ведению ремонтных работ возлагаются на подрядчика в установленном порядке.

Результаты инструктажа с подписями инструктирующего и инструктируемого записываются в журнал регистрации специального инструктажа по технике безопасности, который хранится у заказчика.

В зоне работ заказчиком должны быть созданы нормальные санитарно - гигиенические условия, исключающие возможность появления вредных и взрывоопасных веществ.

В местах, представляющих опасность при проведении ремонтных работ, подрядчиком должны быть вывешены предупредительные плакаты и сделаны ограждения.

Производство ремонтно-строительных работ, связанных с применением грузоподъемных кранов и грузозахватных приспособлений, должно осуществляться в соответствии с требованиями правил устройства и безопасной эксплуатации применением грузоподъемных кранов.

БИЛЕТ № 8

1. Маркировка легированных сталей и их применение

Для обозначения легирующих элементов приняты следующие буквы: Х -- хром, Н -- никель, Г -- марганец, С -- кремний, В -- вольфрам, М -- молибден, Ф -- ванадий, К -- кобальт, Т -- титан, Ю -- алюминий, Д -- медь, П -фосфор, Р -- бор, А -- азот, Е -- селен, Ц -- цирконий, Б -- ниобий.

Сталь может содержать один или несколько легирующих элементов, которые придают им специальные свойства.

Для стали конструкционной легированной принята маркировка, по которой первые две цифры указывают среднее массовое содержание углерода в сотых долях процента. Если содержание углерода меньше 0,1%, то первая цифра ноль, например 06, 08. Цифры, следующие за буквами (указывающими легирующее элементы) -- процентное массовое содержание этих элементов в стали. Если за буквой отсутствует цифра, то это значит, что сталь содержит данный элемент в количестве до 1,5%, кроме элементов, присутствующих в малых количествах (для комплексно-легированных сталей ). Например, марка 35Х обозначает хромовую сталь, в которой около 0,35% С и до 1,5% Cr; 45Г2 -- марганцевую сталь с содержанием около 0,45% С и 2% Mn.

К конструкционным легированным сталям относятся:

1) Цементируемые легированные стали (низкоуглеродистые и среднелегированные) получают, насыщая поверхность стали углеродом и подвергая ее термической обработке. Этим обеспечивается высокая поверхностная твердость и сохраняется прочность сердцевины металла.

Марки: 15Х, 18ХГ, 25 ХГМ и др.

Эти стали предназначены для деталей, работающих в условиях трения, при высоких давлениях и ударных нагрузках (деталей автотракторной, автомобильной промышленности и др.).

2) Улучшаемые легированные стали (среднеуглеродистые и низколигированные) термически улучшают, подвергая закалке и высокому отпуску (500-600 0С) для обеспечения необходимых свойств (прочности, пластичности, вязкости).

Марки: 40ХС, 40ХФА, 50ХГ.

Эти стали применяют для деталей, работающих с переменными и ударными нагрузками (валы, шатуны, зубчатые колеса и т. д.)

3) Высокопрочные легированные стали -- это стали, имеющие предел прочности 180-200 кг/мм2. В качестве высокопрочных широкое применение получили стали с 0,45-0,50% С, дополнительно легированные Cr, Mo, W и V. После закалки и низкотемпературного отпуска предел прочности этих сталей достигает 200-220 кг/мм2 при сравнительно удовлетворительной пластичности и вязкости. Такие стали находят применение в машино-, ракето- и самолетостроении.

Инструментальная легированная сталь входит в группу среднелегированных сталей. Введение хрома, вольфрама, ванадия, молибдена, марганца, кремния, никеля придает инструментальным сталям высокую твердость, износоустойчивость, способность выдерживать высокие температуры, не теряя твердость, и другие ценные свойства.

По сравнению с ними углеродистые стали хрупки (особенно после закалки), поэтому, изготовленные из них режущие инструменты при нагреве ~ до 200 0С теряют свою твердость.

Инструментальную легированную сталь делят на две группы:

группа I -- стали для режущего и измерительного инструмента марок 7XФ, 8ХФ, 11Х, 13Х, ХВ5, В1, 9ХС, ХВГ, 9ХВГ, ХВГС, 9Ч5Ф, 9Ч5ВФ, 8Ч4ВФ1; из них изготавливаю пилы, резцы, фрезы, метчики, развертки, сверла, клейма и др.

группа II -- стали для штампованного инструмента марок 9Х, Х6ВФ, Х12, 5ХНМ, 5ХГМ, 6ХВТ и ряд других; применяют для изготовления горячих и холодных штампов, молотовых штампов, пресс-форм и т. д.

К инструментальным легированным сталям относится также быстрорежущая сталь, отличающаяся высокой твердостью и теплостойкостью. Они входят в группу высоколегированных сталей. Установлены следующие марки быстрорежущей стали: Р18, Р12, Р9, Р6 Мі, Р9Ф5, Р9К10, Р18Ф2 и др. Эти стали применяют при обработке широкого круга конструкционных материалов, для резьбонарезных инструментов, работающих с ударными нагрузками, для отделки материалов с абразивными свойствами (пластмасс, эбонита) и т. д.

Легированные стали специального назначения подразумеваются на две группы:

1) стали с особыми физическими свойствами,

2) стали с обычными химическими свойствами.

Стали с особыми физическими свойствами применяют для изготовления деталей машин и механизмов, обладающих этими свойствами. Так, в электротехнике для изготовления постоянных магнитов, электромагнитов, трансформаторов применяют сплавы, имеющие большую магнитную проницаемость. Для элементов электронагревательных устройств, реостатов нужны сплавы с высоким омическим сопротивлением. В приборах, где ферромагнитные материалы могут повлиять на точность показаний, применяются немагнитные сплавы.

Все эти свойства стали приобретают за счет введения легирующих примесей. Они являются высоколегированными. Стали и сплавы с высоким омическим сопротивлением состоят из хрома и никеля. Их марки Х15Н60, Х20Н80 и др.

Магнитотвердые сплавы идут на изготовление постоянных магниовв. Их марки 52КФ11, 52 Кф13 (первая цифра -- содержание кобальта, цифра после буквы Ф -- содержание ванадия в %).

Магнитомягкие сплавы марок 50 Н (50% Ni), З4НКМ, 38НС и др. используют для изготовления сердечников, трансформаторов, электромагнитов.

Немагнитные стали -- являются заменителями цветных металлов в электромашиностроении. Применяются стали марок Н25, 55Н9Г9.

Износоустойчивые стали используются для изготовления рабочих элементов землеройных машин, шаровых мельниц и других сильно изнашивающихся деталей. К ним относятся высокмарганцовистые стали марки Г13.

Существуют и другие сплавы с особыми физическими свойствами.

К группе сплавов с особыми химическими свойствами относятся высоколегированные коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные стали.

2. Основные сведения о способах защиты металлов от коррозии

Смотри 7 билет вопрос №2

3. Основные сведения о сборке и заливке литейных форм

Сборка форм - одна из ответственных завершающих операций, особенно при изготовлении сложных и крупных отливок. Она состоит из установки и крепления стержней; проверки точности установки стержней; проверки размеров полостей формы, определяющих толщину стенок отливки; удаления из формы сора, пыли; наложения верхней полуформы на нижнюю и скрепления их между собой; установки литниковых и выпорных чаш.

В зависимости от типа производства, размеров отливки, сборку форм осуществляют на конвейерах, сборочных стендах или плацу (специально отведенная площадка в литейном цехе). Перемещение и установка тяжелых стержней и наложение тяжелых полуформ механизированы.

Наложение верхней полуформы на нижнюю осуществляют вручную или специальными грузоподъемными механизмами обязательно с помощью направляющих штырей, исключающих их перекос. Эту операцию необходимо выполнять осторожно, избегая ударов и толчков, которые могут вызвать обвалы отдельных частей формы. При опускании верхней полуформы на нижнюю необходимо следить за тем, чтобы она занимала строго горизонтальное положение, так как это устранит задиры поверхности формы о знаки стержней, обвалы отдельных ее частей и т. п.

Установка на готовую под заливку форму литниковых (выпорных) чаш, доставляемых на участок сборки из стержневого отделения, позволяет создать больший напор заливаемого в форму расплава, что повышает плотность металла отливок. Литниковые чаши должны устанавливаться при строгом совпадении отверстий стояка или выпора в форме с отверстиями в чашах. Крепление полуформ перед заливкой производят наложением груза, скобами и другими способами. В условиях конвейерного литейного производства эта операция производится путем механизированного нагружения форм, когда подвешенные на движущемся цепном конвейере грузы автоматически опускаются на готовые под заливку формы, установленные на тележки напольного литейного конвейера.

Следует отметить экономически целесообразный метод стопочной сборки и заливки форм.

Заливка форм производится различными ручными и крановыми ковшами. Залитые литейные формы определенное время выдерживаются для затвердевания расплава и охлаждения отливки.

4. Инструктажи, их виды, порядок проведения, периодичность

Все виды инструктажей по технике безопасности делятся по времени их проведения и характеру. Всего их пять, каждый обязателен, ни один из них не может отменить или заменить другой. Как правило, их должны знать и безошибочно перечислять не только сотрудники службы ОТ организации или руководители разного уровня, но и каждый работник, так как этот вопрос содержится в билетах по проверке знаний требований ОТ для любой категории работающих в организации (рабочий, специалист, служащий или руководитель). Поэтому в ответе должна содержаться информация об инструктажах :

1. вводном;

2. первичном;

3. повторном;

4. внеплановом;

5. целевом.

Все виды инструктажа по охране труда описываются в инструкции, разработанной в организации, которая должна иметь следующее название «О порядке проведения инструктажей, обучения, проверки знаний и аттестации по ОТ и производственной безопасности у работников (далее указывается наименование организации)». На любом предприятии, в компании, фирме, корпорации, учреждении и так далее устанавливается порядок разработки и актуализации этого документа, а также ознакомления с ним каждого сотрудника. Таким образом, обеспечивая непрерывный и многоуровневый характер обучения, работодатель не только выполняет часть требований по ОТ, изложенных в Трудовом кодексе, но и неформально снижает риски производственного травматизма, вызванного несоблюдением действующих норм и правил.

Только перечислить все виды инструктажей при проверке знаний по ОТ недостаточно. Необходимо иметь представление, что о каждом из них должен сказать экзаменующийся? Прежде всего, где, с какой периодичностью и кто должен проводить их.

Вводный -- один раз при поступлении на работу или на практику. Для этого привлекаются специалисты по охране труда, сотрудники МЧС (со стороны пожнадзора и газоспасательной службы) и медицинского учреждения. О нем должна делаться отметка в специальном журнале службы ОТ организации, в Приказе о приеме на работу и в Личной книжке или карточке по охране труда сотрудника.

Первичный -- руководителем подразделения на рабочем месте в первый рабочий день. При переводе внутри организации в другое структурное подразделение или смене должности и профессии проведение его обязательно. Запись о нем заносится в личную книжку по охране труда.

Остальные виды инструктажей проводятся непосредственным руководителем, только периодичность и назначение их разные.

Повторный -- первый раз ровно через полгода после первого экзамена по проверке знаний по ОТ, затем не реже одного раз в шесть месяцев. Допускается его проведение индивидуально с каждым сотрудникам или группой. Запись о нем делают в специальном журнале.

Внеплановый -- при изменении нормативной документации (обязательной для конкретной должности или рабочего места). Также в случае длительного перерыва в работе (более месяца), при нарушении правил ОТ, по требованию надзорных органов или при внесении изменений в технологический процесс. Запись о нем делают в специальном журнале.

Целевой -- перед выполнением работ, не свойственных данной должности или профессии с регистрацией в специальном журнале.

Такие виды инструктажей, как первичный, вводный или повторный проводят по программам, которые специально разработаны и утверждены в организации. Объем целевых и внеплановых определяется для каждого конкретного случая.

5. Основные мероприятия по уменьшению уровней шума и по предупреждению его вредного воздействия на человека

Для предупреждения вредного воздействия шума на человека в прокатном производстве применяют комплекс различных мероприятий, основными из которых являются следующие.

Для уменьшения шума в источнике его образования необходимо по возможности заменять ударные взаимодействия деталей безударными, возвратно-поступательные движения -- вращательными, демпфировать вибрацию соударяющихся деталей и отдельных узлов агрегата путем сочленения их с материалами, имеющими большое внутреннее трение: резиной, пробкой, битумом, битумными картонами, войлоком, асбестом и др.

Интенсивность вибраций деталей агрегатов, имеющих большие излучающие шум поверхности (корпуса агрегатов, кожухов, крышек и т. п.), следует уменьшать путем:

Ш облицовки этих поверхностей или заполнения специально предусмотренных в них воздушных полостей демпфирующими вибрацию материалами;

Ш устройства гибких связей (упругих прокладок, пружин) между этими деталями и узлами агрегата, вызывающих вибрации;

Ш замены металлических деталей деталями из пластмасс или других незвучных материалов;

Ш предусматривания минимальных допусков при изготовлении и сборке деталей агрегата для уменьшения зазоров в сочленениях деталей и тем самым уменьшения энергии соударений;

Ш широкого внедрения смазки соударяющихся деталей вязкими жидкостями и помещения в жидкостные масляные и другие ванны вибрирующих и издающих шум деталей (шестеренчатых редукторов и т. п.);

Ш замены подшипников качения подшипниками скольжения в случаях, когда преобладающим шумом является шум подшипников;

Ш заключения в изолирующие кожухи шумных узлов агрегата (шестеренчатых редукторов, цепных, ременных и других передач, соударяющихся деталей и двигателей.

Агрегаты, создающие сильный шум вследствие вихреобразования или выхлопа воздуха или газа, вентиляторы, воздуходувки, пневматические инструменты и машины необходимо снабжать специальными глушителями.

БИЛЕТ № 9

1. Термическая и химико-термическая обработка стали. Назначение и сущность термической обработки сталей

Термическая обработка стали. Термической обработкой называется процесс, заключающийся в нагреве металла до определенной температуры, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении с той или иной скоростью. В результате такого процесса не изменяется химический состав металла, но меняются его структура и механические свойства.

Структуру металла (его строение) можно определить по излому. На поверхности излома видно большое количество зерен, связанных между собой. Каждое такое зерно состоит из мельчайших частиц -- атомов, которые, располагаясь в определенном порядке, образуют кристаллическую решетку.

Термическая обработка бывает нескольких разновидностей:

Ш отжиг,

Ш нормализация,

Ш закалка,

Ш отпуск,

Ш поверхностная закалка,

Ш обработка холодом.

Отжиг применяется в основном для снижения твердости, чтобы облегчить механическую обработку и снять в стали внутренние напряжения. Температура нагрева при отжиге зависит от содержания в стали углерода.

Сталь с содержанием углерода более 0,8% нагревают до температуры 750--760°С, для стали с меньшим содержанием углерода температуру постепенно повышают до 930--950°С. После нагрева металл медленно охлаждают в печи. В отожженном состоянии сталь приобретает перлитную структуру.

Нормализация предназначается для улучшения структуры стали, снятия внутренних напряжений и обеспечения лучших условий обработки резанием. Она отличается от отжига тем, что охлаждение производится не в печи, а на воздухе.

После нормализации сталь приобретает также перлитную, но более мелкозернистую и однородную структуру. Твердость и прочность стали при этом выше, чем после отжига.

Закалка заключается в нагреве стали до определенной температуры, выдержке при этой температуре и последующем быстром охлаждении в воде, масле, расплавленных солях или на воздухе. Закалка применяется в сочетании с отпуском для повышения твердости, прочности и износоустойчивости стали.

Углеродистые и легированные стали под закалку нагреваются в электрических печах или в соляных ваннах. В результате закалки сталь получает мелкозернистую структуру, в которой преобладает мартенсит -- самая твердая и хрупкая структура.

При быстром охлаждении во время закалки в металле возникают внутренние напряжения, которые могут вызвать трещины, коробление и хрупкость. Эти дефекты устраняют последующим отпуском.

Отпуск заключается в нагреве стали до температуры, значительно более низкой, чем при закалке, выдержке при этой температуре и охлаждении. Углеродистые и легированные стали нагревают до температуры 150--250°С, а быстрорежущие подвергаются трехкратному отпуску при температуре 550--580°С. Охлаждение осуществляется на воздухе.

Поверхностная закалка представляет собой нагрев до определенной температуры (температуры закалки) поверхностного слоя стального изделия с последующим быстрым охлаждением. При этом можно получить высокую твердость в относительно тонком слое (от 0,3 до 10 мм) рабочих поверхностей изделия без измерения структуры и твердости внутренней массы металла этого изделия. Такое свойство особенно ценно для напряженно работающих деталей (коленчатые валы двигателей, зубчатые колеса и др.), которым необходима большая твердость трущихся рабочих частей и упругая (нехрупкая) основная масса металла изделия.

Поверхностная закалка осуществляется на специальных высокочастотных установках с помощью индукторов, через которые пропускают токи высокой частоты (ТВЧ). Высокочастотная поверхностная закалка обеспечивает хорошее качество металла, поэтому широко применяется в промышленности. Обработка холодом заключается в повышении твердости и износоустойчивости стали в результате перевода остаточного аустенита закаленной стали в мартенсит. Эта обработка производится на специальных установках, обеспечивающих температуру ниже нуля.

Химико-термическая обработка.

Химико-термическая обработка применяется для изменения химического состава и свойств поверхностей -- твердости, износоустойчивости и коррозионной стойкости. Достигается это внедрением ( диффузией ) определенных элементов из внешней среды в поверхностный слой металла.

К химико-термической обработке стали относятся:

Ш цементация,

Ш азотирование,

Ш цианирование,

Ш алитирование.

Цементация -- насыщение поверхностного слоя стали углеродом при нагреве до температуры 880--950°С с последующей закалкой. Цель ее -- получение высокой твердости и износоустойчивости поверхности детали. Цементации подвергаются детали из низкоуглеродистой стали с содержанием углерода 0,1--0,25%. При насыщении количество углерода может быть доведено до 1 --1,25%. Цементацию деталей обычно производят после их механической обработки с оставлением припуска на окончательную шлифовку.

Азотирование -- поверхностное насыщение стали азотом при нагреве до температуры 500--700°С в аммиаке. Азотированию подвергают для повышения твердости, износоустойчивости поверхностного слоя и коррозионной стойкости главным образом детали, изготовленные из сталей, содержащих алюминий, хром и молибден.

Цианирование -- одновременное поверхностное насышение стали углеродом и азотом при температуре 530-- 550°С. Оно может выполняться в жидкой, твердой и газообразной средах. Цианирование применяют для повышения стойкости спиральных сверл и других быстрорежущих инструментов и деталей сложной конфигурации.

Алитирование -- поверхностное насыщение стали алюминием на глубину 20 мкм -- 1,2 мм диффузией его сред, содержащих алюминий. При этом сталь приобретает высокую окалиностойкость (при температурах до 800--850°С). Применяется алитирование для топливных баков газогенераторных машин, чехлов термопар, разливочных ковшей и т. д.

2. Применение антикоррозийных сплавов

Хромовые

В качестве нагревательных, элементов успешно служат сплавы хрома с никелем - нихромы. Добавка к хромоникелевым сплавам кобальта и молибдена предаёт металлу способность переносить большие нагрузки. Из этих сплавов делают, например, лопатки газовых турбин. Сплав кобальта, молибдена и хрома ("комохром") безвреден для человеческого организма и поэтому используется в восстановительной хирургии. Недавно созданы новые материалы основу которых составляют соединения марганца, хрома и сурьмы, которые найдут применение в различных автоматических устройствах и смогут заменить более дорогие термоэлементы. Основная часть добываемой в мире хромистой руды поступает сегодня на ферросплавные заводы, где выплавляются различные сорта феррохрома и металлического хрома.

Марганцевые сплавы

В современной технике применяют большое число манганинов -- сплавов марганца, меда и никеля, обладающих высоким электрических сопротивлением, практически не зависящим от температуры. Манганины обладают ещё одним ценным свойством - способностью поглощать энергию колебаний. В кузнечных, штамповочных металлообрабатывающих цехах с помощью этих сплавов можно значительно уменьшить вредные производственные шумы. Марганцевая бронза - сплав марганца с медью - может намагничиваться, хотя ни тот, ни другой компонент в отдельности не проявляет магнитных свойств.

Бериллиевые сплавы

Широкое применение в авиации находят сплавы меди с бериллием - бериллиевые бронзы. Из них изготавливают многие изделия, от которых требуются большая прочность, хорошая сопротивляемость усталости н коррозии, сохранение упругости в значительном интервале температур, высокая электро- и теплопроводность. Благодаря, своим упругим свойствам бериллиевая бронза служит прекрасным пружинным материалом. Пружины из такой бронзы практически не знают усталости; они способны выдерживать до 20 миллионов циклов нагрузки!

Магниевые сплавы

Магний - очень легкий серебристо-белый металл. Его лёгкость могла бы сделать этот металл прекрасным конструкционным материалом. Но, увы, чистый магний - мягок и непрочен. Поэтому конструкторы вынуждены использовать сплавы магния с другими металлами. Особенно широко применяют сплавы магния с алюминием, цинком и марганцем. Каждым из компонентов этого содружества вносит свой "пай" в общие свойства: алюминий и цинк увеличивают прочность сплава, марганец повышает его антикоррозионные свойства. Ну, а магний? Магний придаёт сплаву лёгкость - детали из магниевого сплава на 20-30% легче алюминиевых и на 50-75% легче чугунных и стальных.

У магниевых сплавов есть много друзей, которые, повышают их жаростойкость и пластичность, снижают их окисляемость. Это, например, литий, бериллий, кальций, церий, кадмий, титан. Но есть, к сожалению, и враги - железо, кремний, никель; они ухудшают механические свойства сплавов, уменьшают сопротивляемость их коррозии. Широкое применение магниевые сплавы находят в самолётостроении.

Медные сплавы

Постоянно увеличивается число медных сплавов, используемых в различных отраслях промышленности. Если каких-нибудь 38-40 лет назад бронзой называли только сплавы меди с оловом, то сегодня уже известны алюминиевые, свинцовые, кремниевые, марганцевые, бериллиевые, кадмиевые, хромовые, циркониевые бронзы.

113 алюминиевой бронзы (сплав меди примерно с 5% алюминия) делают, в частности, медные монеты.

Большую группу сплавов на основе меди составляют латуни, В последнее время в некоторых областях техника медь и её сплавы заменяют другими металлами, прежде всего алюминием.

Оловянные сплавы

Олово входит в состав различных бронз, типографских сплавов, баббитов (подшипниковых сплавов, обладающих способностью хорошо сопротивляться истиранию).

Широко используют в технике и химические соединения олова

Танталовые сплавы

Очень важная область применения тантала - производство жаропрочных сплавов, в которых всё. больше и больше нуждается ракетная а космическая техника. Карбид тантала отличается очень высокой твёрдостью (близкой к твёрдости алмаза), благодаря которой он широко применяется в производстве твёрдых сплавов. При скоростном резании металл настолько разогревается, что стружка приваривается к режущему инструменту - кромка его выкрашивается, ломается. Резцам, изготовленным из твёрдых сплавов на основе карбида тантала, выкрашивание не грозит, и они служат весьма продолжительный срок.